Micro motor refere-se ao princípio, estrutura, desempenho, função e assim por diante são diferentes do motor convencional, e o volume e a potência de saída são motores muito pequenos. Em geral, o diâmetro externo do micromotor não é superior a 130 mm e a potência está entre centenas de miliwatts e centenas de watts. Tem sido amplamente utilizado em equipamentos militares e civis modernos e em seu sistema de controle, como controle de artilharia, orientação de mísseis, pilotagem automática de aeronaves, máquinas-ferramentas CNC, controle de tear sem lançadeira, controle de máquinas de costura industriais, telemetria e controle remoto, equipamentos de áudio e vídeo, instrumentos automáticos e periféricos de computador, etc., todos os quais usam um grande número de micromotores.
Hoje, em aplicações práticas, os micromotores foram desenvolvidos desde o simples controle de partida, com a finalidade de fornecer energia, até o controle preciso de sua velocidade, posição, torque, etc., principalmente em automação industrial, automação de escritório e automação residencial, quase todos utilizam tecnologia de motores, tecnologia de microeletrônica e tecnologia de eletrônica de potência combinada com produtos mecatrônicos. A eletronização é uma tendência inevitável no desenvolvimento de micromotores.
2 Campo de aplicação do micro motor （motor de copo oco )
A moderna tecnologia de micromotores integra uma série de tecnologias novas e de ponta, como motores, computadores, teoria de controle e novos materiais, e está passando da vida militar e industrial para a vida cotidiana. Portanto, o desenvolvimento da tecnologia de micromotores deve ser adaptado às necessidades de desenvolvimento das indústrias pilares e das indústrias de alta tecnologia. O micro motor é usado principalmente nos seguintes aspectos:
2.1 Micro motores especiais para eletrodomésticos
A fim de atender continuamente aos requisitos do usuário e se adaptar às necessidades da era da informação, para alcançar economia de energia, conforto, rede, inteligência e até eletrodomésticos de rede (eletrodomésticos de informação), o ciclo de substituição de eletrodomésticos é muito rápido, e os requisitos de alta eficiência, baixo ruído, baixa vibração, baixo preço, velocidade ajustável e inteligência são apresentados para o motor de suporte. Micromotores para eletrodomésticos representam 8% do número total de micromotores: incluindo condicionadores de ar, máquinas de lavar, geladeiras, fornos de microondas, ventiladores elétricos, aspiradores de pó, máquinas de desidratação, etc.
A demanda anual mundial por 450 a 500 milhões de unidades (conjuntos), essa potência do motor não é grande, mas uma grande variedade. As tendências de desenvolvimento de micro motores para eletrodomésticos são: ① motores sem escova de ímã permanente substituirão gradualmente os motores assíncronos monofásicos; ② Otimizar o design, melhorar a qualidade e eficiência do produto; ③ Adote nova estrutura e nova tecnologia para melhorar a eficiência da produção.
2.2 Micromotor para equipamentos de processamento de informações
Os equipamentos de processamento de informações com micromotores representaram 29%: incluindo entrada, armazenamento, processamento, saída, condução e outros links de informações, incluindo equipamentos de comunicação. O mundo precisa de 1,5 bilhão (conjuntos) por ano, principalmente motores CC de ímã permanente, motores CC sem escovas, motores de passo, motores microssíncronos e assim por diante. Espera-se que a produção anual de microcomputadores (PC) de cerca de 100 milhões de unidades em 2000,2005 seja de 200 milhões de unidades, por apoiar componentes-chave da demanda de micromotores, requisitos cada vez mais elevados. A maioria desses motores são motores sem escova de ímã permanente de precisão e motores de passo de precisão.
Suas características e direções de desenvolvimento são:
(1) Produtos de alto investimento Este tipo de motor tem requisitos muito elevados para a estabilidade da velocidade e o desvio do eixo rotativo, portanto, este tipo de motor é uma combinação de tecnologia de fabricação avançada e tecnologia emergente de eletrônica de potência de produtos de alta tecnologia e alto investimento, geralmente concentrados no desenvolvimento e produção internacional de grandes empresas.
(2) Miniaturização e escamosa Para atender às necessidades de miniaturização e portabilidade dos produtos de informação, são apresentados requisitos de miniaturização e escamosos para seus motores de suporte.
(3) Alta velocidade Com a melhoria contínua da densidade de armazenamento dos periféricos de computador, é necessário que a velocidade do motor de suporte esteja acima de 8.000 r/min.
2.3 Micro motor para automóvel
Micro motores para automóveis representaram 13%, incluindo geradores de partida, motores de limpadores, motores de ar condicionado e ventiladores, velocímetros elétricos, elevadores de vidros e motores de fechaduras. Em 2000, a produção mundial de automóveis era de cerca de 54 milhões, com uma média de 15 motores por veículo, e 810 milhões eram necessários em todo o mundo.
Foco no desenvolvimento de tecnologia de micro motores automotivos:
(1) Alta eficiência, alta força, economia de energia por meio de seleção de material magnético de alta velocidade e alto desempenho, meios de resfriamento de alta eficiência e melhoria da eficiência do controlador e outras medidas para melhorar sua eficiência operacional.
(2) Inteligente para obter motor e controlador inteligentes do carro, para que o carro funcione no melhor estado, para atingir o consumo mínimo de energia.
2.4 Micro motor para equipamento de áudio
Equipamentos de áudio com micromotores representaram 18%, incluindo toca-discos, gravadores, discos de vídeo VCD e DVD. A demanda mundial é de mais de 1 bilhão de unidades por ano. Atualmente, a produção nacional representa cerca de 60%, principalmente motor de enrolamento impresso, motor de disco de enrolamento e assim por diante.
2.5 Micromotor para equipamento de vídeo
Equipamentos de vídeo com micro motores representaram 7%, incluindo câmeras, câmeras e assim por diante. A demanda anual mundial é de 350 a 400 milhões de unidades (conjuntos), esses motores são de precisão, a fabricação e o processamento são difíceis, principalmente depois de entrar no digital, o motor apresenta requisitos mais exigentes.
2.6 Micromotor para acionamento e controle elétrico industrial
Este tipo de micro motor é responsável por 2%, incluindo máquinas-ferramentas CNC, manipuladores, robôs, etc. Principalmente para servo motor AC, motor de passo de potência, motor DC de grande velocidade, motor AC sem escova e assim por diante. Este tipo de motor possui muitas variedades, elevados requisitos técnicos e é uma classe de motor com demanda interna mais rápida.
2.7 Micromotor para fins especiais
Este tipo de motor representa cerca de 23%, incluindo voos aeroespaciais, aeronaves diversas, armas e equipamentos automatizados, equipamentos médicos e assim por diante. Esses motores são principalmente motores especiais ou motores novos, incluindo motores que são diferentes do princípio eletromagnético geral em princípio, estrutura e modo de operação, principalmente motores síncronos de baixa velocidade, motores harmônicos, motores de ângulo limitado, motores ultrassônicos, motores de micro-ondas, motores capacitivos, motores eletrostáticos, etc. O surgimento e o desenvolvimento desses motores estão intimamente relacionados ao desenvolvimento da tecnologia eletrônica e da tecnologia de controle.
3 Tecnologia de novo produto micro motor
Com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia e os novos requisitos de aplicações práticas, tem havido uma variedade de motores microespeciais que são diferentes dos motores eletromagnéticos tradicionais. Eles adotam novos conceitos, métodos, estruturas e princípios de design.
3.1 Motor sem escova de ímã permanente
O motor sem escova é a direção de desenvolvimento do micro motor, que tem sido aplicado nas áreas de informação, eletrodomésticos, áudio e vídeo, transporte e assim por diante. Com o rápido desenvolvimento de materiais de ímã permanente e tecnologia de eletrônica de potência, o desempenho continua a melhorar, o preço continua a diminuir, o motor sem escova será desenvolvido, a demanda será cada vez mais grande, em comparação com o motor assíncrono geral, o novo consumo de energia do motor sem escova diminuiu em 30% ~ 35%, para atender aos requisitos de alta eficiência, economia de energia, pequeno e leve.
Embora o preço de custo dos motores sem escovas seja superior ao dos motores assíncronos, devido ao pequeno consumo de energia, alta eficiência e custos operacionais reduzidos, do ponto de vista da conservação de energia, a popularidade dos motores sem escovas certamente será a tendência do The Times. As principais empresas do mundo lançaram uma competição acirrada na área de motores sem escova. Portanto, com a melhoria do desempenho dos componentes e materiais, o desempenho dos motores sem escova também será bastante melhorado e a competição de velocidade no desenvolvimento de tecnologia será mais proeminente.
3.2 Motor ultrassônico
motor ultrassônico (motor ultrassônico, motor ultrassônico, abreviatura USM) é o uso do efeito piezoelétrico inverso de materiais piezoelétricos, de modo que o corpo elástico (estator) na banda de frequência ultrassônica produz vibração mecânica microscópica (frequência de vibração acima de 20kHz), através do atrito entre o estator e o rotor (ou móvel), a vibração microscópica do estator no rotor (ou móvel) macro rotação de direção única (ou movimento linear). Ele quebra o conceito do motor tradicional de que a velocidade e o torque são obtidos pelo efeito eletromagnético, e é outra nova tecnologia notável no desenvolvimento da tecnologia de micromotores.
Comparado com o motor tradicional, o motor ultrassônico apresenta uma série de vantagens: (1) estrutura simples, é composto por dois componentes básicos: peças vibratórias e peças móveis; (2) o torque do volume da unidade é grande, que é 10 vezes maior que o motor tradicional do mesmo volume; (3) O desempenho em baixa velocidade é bom, a velocidade pode ser ajustada para zero, pode produzir diretamente grande torque em baixa velocidade; (4) Grande torque de frenagem, nenhum freio adicional é necessário; (5) Pequena constante de tempo mecânica, bom desempenho rápido; (6) Sem campos magnéticos e elétricos, sem interferência eletromagnética e ruído eletromagnético.
Atualmente, muitas empresas em alguns países estrangeiros, como o Japão, obtiveram aplicação prática comercial. Novos produtos de motores ultrassônicos da Canon, Panasonic, Hitachi e outras empresas têm sido usados em câmeras, filmadoras e instrumentos ópticos avançados. A direção de desenvolvimento da tecnologia de motores ultrassônicos é melhorar ainda mais a eficiência.
O motor ultrassônico adota um novo princípio e estrutura, não precisa de ímãs e bobinas, mas usa o efeito piezoelétrico inverso de materiais piezoelétricos e vibração ultrassônica para obter diretamente movimento e força (momento). Quebra o conceito do motor de que a velocidade e o torque são obtidos pelo efeito eletromagnético até então, e é uma tecnologia de alta tecnologia na vanguarda da ciência mundial atual. Devido ao ultrassom, o motor possui muitas características que o motor eletromagnético não possui, embora sua invenção e desenvolvimento tenham apenas 20 anos de história, mas na indústria aeroespacial, robótica, automóveis, posicionamento de precisão, equipamentos médicos, micromáquinas e outros campos foram aplicados com sucesso.
3.3 Motor com rolamento de pressão dinâmica de alta velocidade
Com o desenvolvimento de produtos de informação na direção de alta eficiência, alta densidade e micro fino, o motor sem escova de ímã permanente de precisão que o suporta tem uma velocidade de até 8.000 ~ 50.000 r/min. Os rolamentos dos motores de alta velocidade também substituirão os mancais lisos tradicionais por mancais de pressão dinâmica para superar muitos problemas técnicos causados pela alta velocidade. Comparado com o rolamento de esferas e o rolamento liso, o rolamento de pressão dinâmica tem muitas vantagens. Pode inibir o balanço irregular do eixo, melhorar a resistência ao impacto, longa vida, baixo ruído e assim por diante.
O motor de rolamento de pressão dinâmica tem dois tipos de fluido e ar, a velocidade geral é baixa com rolamento de pressão dinâmica de fluido, alta velocidade com rolamento de pressão dinâmica de ar. Embora ainda existam alguns problemas técnicos a serem resolvidos, a direção do desenvolvimento de motores com rolamentos de pressão dinâmica de alta velocidade foi geralmente confirmada.
3.4 Motor Linear
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de controle automático, os requisitos de precisão de posicionamento de vários sistemas de controle automático estão ficando cada vez mais altos, e o motor rotativo tradicional acoplado a um conjunto de mecanismo de transformação composto por dispositivos de movimento linear não pode atender aos requisitos de precisão, o acionamento linear direto é um dos conteúdos da moderna pesquisa de tecnologia de servo acionamento, o motor linear é uma das principais tecnologias. O campo de aplicação do motor linear também é amplo, na necessidade de movimento linear do dispositivo, o uso do motor linear de acionamento direto será superior ao motor rotativo. A precisão do controle pode ser melhorada porque o mecanismo de transformação de movimento é omitido.
3.5 Motor Supermicro
A tecnologia de micromotores é um novo campo de alta tecnologia de tecnologia de sistemas microeletromecânicos (MEMS) desenvolvido nos últimos 20 anos, que é caracterizado pela tecnologia de microusinagem baseada em material semicondutor silício, usado para fabricar dispositivos com conversão de energia e funções de transmissão na faixa de tamanho de milímetro a mícron. O surgimento da tecnologia MEMS deu um salto revolucionário na tecnologia tradicional de fabricação mecânica.
O ultramicromotor possui o princípio eletrostático do ultramicromotor e do ultramicromotor eletromagnético, pois o ultramicromotor eletromagnético é maior que o torque do ultramicromotor eletrostático, alta eficiência de conversão, longa vida, tem sido aplicado em diversos campos, como endoscópios, microrobôs e assim por diante. Actualmente, os Estados Unidos, o Japão, a Rússia, a Alemanha e outros países investiram muitos recursos humanos, materiais e financeiros para realizar a investigação e aplicação desta tecnologia, e fizeram grandes progressos, e alguns alcançaram resultados práticos. Por exemplo, a empresa japonesa Toshiba desenvolveu um peso de 40mg, velocidade 60 ~ 1000r/min, tensão 1,7V, diâmetro de apenas 0,8mm no menor micro motor do mundo, como a Shanghai Jiao Tong University também está desenvolvendo um diâmetro de micro motor de 1mm. Pode-se esperar que, com o desenvolvimento e aplicação da tecnologia de nanofabricação, os motores supermicro também sejam bastante desenvolvidos, para que tenham mais campos de aplicação.
3.6 Motor Molecular
Apareceu com o desenvolvimento de MEMS, sistema nanoelétrico (na2noelectromechanicalsystems, NEMS), os tamanhos dos recursos podem variar de algumas centenas a alguns nanômetros, alguns dos quais têm importantes aplicações potenciais no campo biomédico. RickyK. Soong et al. da Universidade Cornell, nos Estados Unidos, integrou um único motor biomolecular com um sistema inorgânico em nanoescala para formar um dispositivo nanomecânico híbrido acionado por um motor molecular. Ao hidrolisar o ATP (trifosfato de adenosina) em um sistema ativo, o motor biomolecular (menos de 8nm de diâmetro e 14nm de comprimento) é capaz de gerar um torque máximo de 80 a 100pN·nm, compatível com o tamanho e as constantes mecânicas das estruturas nanomecânicas que podem ser produzidas hoje. Espera-se que esta nova tecnologia desempenhe um papel na limpeza dos vasos sanguíneos.
Tendência de desenvolvimento de 4 micromotores
Depois de entrar no século 21, o desenvolvimento sustentável da economia mundial enfrenta duas questões-chave ———— energia e proteção ambiental, por um lado, o progresso da sociedade humana, as pessoas têm requisitos cada vez mais elevados para a qualidade de vida, e a consciência da proteção ambiental está se tornando cada vez mais forte, porque o micro motor não é usado apenas em empresas industriais e de mineração, mas também nas indústrias comerciais e de serviços, especialmente mais produtos entraram na família Na vida, então a segurança do motor põe diretamente em risco a segurança dos bens pessoais; A vibração, o ruído e a interferência eletromagnética do motor se tornarão um risco público de poluir o meio ambiente. A eficiência do motor está diretamente relacionada ao consumo de energia e às emissões de gases nocivos, de modo que os requisitos internacionais para esses indicadores técnicos são cada vez mais rigorosos, tem atraído a atenção da indústria automobilística no país e no exterior, desde a estrutura do motor, processo, materiais, componentes eletrônicos, linhas de controle e design eletromagnético e outros aspectos da pesquisa de conservação de energia, micro motor nova rodada de produtos com base em excelente desempenho técnico Por outro lado, implementará padrões internacionais relevantes para fins de economia de energia e proteção ambiental, e promoverá o progresso tecnológico relevante, como a nova estampagem de motores, projeto de enrolamento, melhoria da estrutura de ventilação e materiais magnéticos de baixa perda e alta permeabilidade, materiais de ímã permanente de terras raras, tecnologia de redução de ruído e vibração, tecnologia de eletrônica de potência, tecnologia de controle, tecnologia de redução de interferência eletromagnética e outras pesquisas de aplicação.
Sob a premissa de acelerar a tendência de globalização económica, os países prestam mais atenção às duas principais questões da poupança de energia e da protecção ambiental, fortalecem o intercâmbio técnico e a cooperação internacional e aceleram o ritmo da inovação tecnológica, a tendência de desenvolvimento da tecnologia de micromotores é: (1) adoptar alta e nova tecnologia e desenvolver-se na direcção da electrónica; (2) Alta eficiência, economia de energia e desenvolvimento verde; (3) Para alta confiabilidade, desenvolvimento de compatibilidade eletromagnética; (4) Para baixo ruído, baixa vibração, baixo custo, desenvolvimento de preços; (5) Ao desenvolvimento especializado, diversificado e inteligente.
Além disso, o micro motor é modularização, combinação, direção mecatrônica inteligente e sem escova, sem núcleo de ferro, direção de magnetização permanente, especialmente digno de nota é que com a aplicação do micro motor, o ambiente muda, o princípio eletromagnético tradicional do motor não pode ser totalmente satisfeito. Com as novas conquistas de disciplinas relacionadas, incluindo novos princípios e novos materiais, o desenvolvimento de motores microespeciais com princípios não eletromagnéticos tornou-se uma direção importante no desenvolvimento motor.
